(57)【要約】【課題】  有機樹脂プレコート金属カップの開口不要部分を高温状態でも切断性がよく、且つ刃への金属粉のビルドアップがなくトリミングでき、またトリミング後のカップハイトのバラツキをなくする。【解決手段】  プレコート金属板からカップをドライ成形後にカップ上部の不要部をトリミングするに際して、トリマーナイフ２、３の刃先角度がそれぞれ４０°以上９０°未満であり、且つトリム開始時の被トリムカップの温度ｙとトリマーナイフの刃先角度ｘとの関係が、ｙ＜−０．０４３９ｘ２＋３．０５ｘ＋１１６を満たす条件でトリミングを行う。その際、被トリムカップの温度が４０℃以上で、二つのトリマーナイフが交差する際のクリアランスを被トリムカップの厚さの６〜３０％に保つようにする。また、個々の被トリムカップの温度範囲のバラツキを３０℃以下にするように温度制御トリミングすることによつて、カップハイトのバラツキを抑制することができる。【選択図】  図１
2005177932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレコート金属板を絞り成形加工によるカップ成形後に該カップ上部の不必要部を二つのトリマーナイフを用いてトリミングする方法において、前記トリマーナイフの刃先角度がそれぞれ４０°以上９０°未満であり、且つトリミング開始時の被トリムカップの温度ｙとトリマーナイフの刃先角度ｘとの関係が、
ｙ＜−０．０４３９ｘ２＋３．０５ｘ＋１１６
であることを特徴とするプレコート金属カップのトリミング方法。
【請求項２】
トリミング開始時の被トリムカップの温度が４０℃以上である請求項１に記載のプレコート金属カップのトリミング方法。
【請求項３】
前記二つのトリマーナイフが交差する際のクリアランスを被トリムカップの厚さの６〜３０％に保ちながらトリミングする請求項１又は２に記載のプレコート金属カップのトリミング方法。
【請求項４】
前記プレコート金属板が、熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板である請求項１〜３何れかに記載のプレコート金属カップのトリミング方法。
【請求項５】
前記個々の被トリムカップの温度範囲のバラツキを３０℃以下にしてトリミングする請求項１〜４何れかに記載のプレコート金属カップのトリミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂フィルム等でプレコートした金属板から缶又はその他のカップ（以下、単にカップという）をカップ成形後にカップ上部の不必要部分をトリミングするプレコート金属カップのトリミング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点で製缶工程におけるカップ成形後の脱脂や水洗いを不要にするため、有機樹脂フィルム又は有機樹脂をラミネート又はコートした金属材料（以下、プレコート金属材という）を用いてカップを成形することが実用化されている。従来の無被覆の金属板を絞りしごき、ストレッチドロー又はストレッチアイアニング加工等（以下、これらを含めて単に絞り成形という）によりカップを成形する場合は、成形加工時の金属板とパンチやダイスとの滑り及び冷却を確保するために、水性クーラント（潤滑兼冷却剤）を使用し、成形後にはそれを除去するために多量の洗浄水を必要としていたが、プレコート金属材の場合はクーラントを使用せずにドライ成形ができ、その後の脱脂や水洗いが不要なため、環境に優しい利点がある。プレコート金属板によるカップ製造は、無被覆板材による成形に比べて上記のような利点を有するものであるが、反面トリマー工程では無被覆金属板の場合にはない以下のような解決すべき技術的課題がある。
【０００３】
従来、カップ成形後にカップ上部の不必要部分をトリミングするトリミング工程は、無被覆金属板、プレコート金属板何れの場合も、内刃と外刃からなるトリマーナイフによるせん断加工により行っている（例えば、特許文献１、２参照）。その際、プレコート金属板によるカップ成形はドライ成形で行うため、被成形材が高温となりカップ成形加工後の工程であるトリミング工程でも高温を維持しており、その状態でトリミングを行うため、従来の無コート金属カップの場合には起こることがないプレコート金属カップ特有の次の（１）〜（３）のような問題が発生している。
（１）プレコート金属板からなるカップ上部をトリミングする際、絞り成形で延伸された有機樹脂と金属板を同時に切断するが、有機樹脂と金属材料は硬さ、破断伸び等の物性値が大きく異なっているため、金属材料は切断できても有機材料の一部が伸びてしまい、切断できずに引きちぎられる場合が多く発生している。この現象は被トリムカップの温度が高くなるほど顕著である。
（２）従来有機樹脂を切断し易くするために内刃と外刃のクリアランスを小さくしているが、クリアランスを小さくすると微小金属片が刃にビルドアップしてしまうため、頻繁に生産を中止してカッター刃からビルドアップ物を除去する必要があり、生産性を阻害していた。
（３）被トリムカップは、成形加工熱による高温状態でボディメーカーからトリマーまで運ばれる間に自然冷却して温度が下がるが、従来ボディメーカーとトリマーとが別々に離れた位置にあり、シュート等のコンベヤで被トリマーカップを搬送しているので、何れかが停止した場合缶が冷えてしまいトリミング温度が一定温度とならず、缶の熱収縮の影響で高温でトリミングしたカップと冷えた後または冷える途中でトリミングしたカップとでは、室温でのカップハイトにバラツキが生じる。それが巻締部となるフランジ長さのバラツキに繋がり、内容物を充填し蓋を巻締めた際に密封能が低下したものが発生する。無被覆金属板の場合は、成形加工時に水性クーラントを使用し十分に冷却されてほぼ室温状態でトリミングを行うため、個々のカップの温度のバラツキが殆どなくそのような問題点は生じない。
【０００４】
プレコート金属板のトリミング工程における上記問題点を総合的に解決する方法は、未だ知られていないが、ボトル型缶の口頚部をトリミングするトリミングカッター装置において、刃先から口頚部に沿って延びる刃側面を内側のカッターでは刃先から離れるに従って口頚部の側壁から離れるように傾斜させ、外側のカッターでは刃先から離れるに従って口頚部の側壁に近づくように傾斜させることによって、トリミング時の有機樹脂層からのフィルムヘアーの発生を防止するようにしたものが提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−８０８１９号公報
【特許文献２】特開２０００−１５３８４３号公報
【特許文献３】特開平２００１−１７９６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献３に提案されている従来の方法は、ボトル型缶の口頚部の切断の場合、内刃が底部開口から最奥部まで挿入される支持軸が片持ち状で長いため、トリミング時に支持軸が撓むことによる切断不良の防止には有効であると考えられるが、通常の缶開口端部をトリミングするのに適用すると外刃の刃先角度が９０°以上となり、プレコート金属板の有機樹脂の良好な切断は期待できないし、また刃先のビルドアップの解消については何ら考慮されていない。本発明者の実験によれば、トリミング時の被トリムカップの温度が低ければ低い程、刃のクリアランスを小さくしなくても良好に切断でき、刃への金属片のビルドアップも減少させることができる。また、被トリムカップの個々の温度が３０℃以上バラツクと、トリミング後の熱収縮によりカップハイトに製品品質を満たさないバラツキが生じるが、温度のバラツキが３０℃以内であるとカップハイトのバラツキは製品品質上支障のないレベルである。したがって、室温近くまで被トリムカップ材を冷却すればカップハイトのバラツキを解消できると共に、有機樹脂の切断も容易となり上記問題点の発生を減少させることができる。しかしながら、ドライ成形して高温になっている被トリムカップを自然冷却又は搬送中に簡単な送風冷却では、室温近くまで温度を低下させるのに時間がかかるので、生産性を著しく減じることになり、実用的でない。
【０００６】
そこで、生産性を損なうことなく上記問題点を解決しようとするのが本発明が解決しようとする課題であり、より具体的には比較的高温状態でも被トリムカップの切断性がよく、且つ刃のクリアランスを大きくすることが可能で刃への金属粉のビルドアップがなく生産性を損なうことなく良好に切断できるプレコート金属カップのトリミング方法、さらに生産性を損なうことなく缶温度のバラツキを少なくしてカップハイトのバラツキを無くすことができるプレコート金属カップのトリミング方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決する本発明のプレコート金属カップのトリミング方法は、プレコート金属板を絞り成形加工によるカップ成形後にカップ上部の不必要部を二つのトリマーナイフを用いてトリミングする方法において、前記トリマーナイフの刃先角度がそれぞれ４０度以上９０度未満であり、且つトリム開始時の被トリムカップの温度ｙとトリマーナイフの刃先角度ｘとの関係が、
ｙ＜−０．０４３９ｘ２＋３．０５ｘ＋１１６        （１）
であることを特徴とするものである。
【０００８】
前記トリミング方法は、トリミング開始時の被トリムカップの温度が４０℃以上、特に８０℃〜１４０℃でも可能であり、缶のドライ成形後に冷却しなくてもトリミングできるので、生産性の向上に有効である。且つ前記二つのトリマーナイフが交差する際のクリアランスは、被トリムカップの厚さの６〜３０％に保ちながらトリムすることが可能であり、それによって、刃先への金属粉のビルドアップを生じさせることなくトリミングできる。前記プレコート金属板は、熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板からなるプレコート金属カップのトリミング方法としてより効果的である。前記個々の被トリムカップの温度範囲のバラツキを３０℃以下にしてトリミングすることによって、トリミング後のカップハイトのバラツキを解消することができる。
【０００９】
なお、本発明が適用できるプレコート金属カップの金属材料は、特に限定されるものでなく、アルミニウム及びアルミニウム合金、スチール（例えば表面処理鋼板、ティンフリースチール（ＴＦＳ）、錫めっき鋼板、ニッケルめっき鋼板等）等の缶材料に適用される金属材に適用できる。また、プレコートする有機樹脂も代表的にはＰＥＴフィルム等のポリエステルフィルムであるが、それに限るものではなく、他の熱可塑性樹脂フィルム又はそれらの複合フィルム等も採用できる。カップの成形方法は、絞りしごき成形、ストレッチ成形、ストレッチアイアニング成形等が採用できるが、明細書ではこれらの成形を単に絞り成形として総称している。したがって、特許請求の範囲及び明細書で、絞り成形はこれらを含む用語として解すべきである。また、カップは缶に限らずその他のカップ状容器やカップ成形物を含む用語として用いている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜５の発明によれば、プレコート金属カップが高温でも有機樹脂皮膜と金属材料を同時に確実にトリミングでき、且つ刃のクリアランスを大きくすることが可能で刃における金属粉のビルドアップがなく、生産性を損なうことなく良好に切断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者は、上記問題点を解決するために、トリミングにおける有機樹脂の切断性、刃へのビルドアップ、カップハイトのバラツキに与える要因として、刃形状、刃先角度、刃と刃のクリアランス、トリマーナイフと缶の周速度、被トリムカップの温度範囲、被トリムカップの個々の温度のバラツキ範囲の６つの要因を着目して、特にトリマーナイフの刃先角度と被トリムカップの温度が有機樹脂皮膜と金属材料の同時切断性に最も影響を及ぼすと要因と考え、刃先角度３０°〜９０°の範囲、被トリムカップ温度２０℃〜１７０℃の範囲で両者を表１に示すように変化させてその切断性を実験した。なお、該実験におけるその他の条件は以下のとおりである。
（１）供試被トリムカップ材：
３００４アルミニウム合金板材に、両面ＰＥＴフィルムを被覆したプレコート材料を絞りしごき成形したカップ。被トリミング部のおよその厚さは、アルミニウム０．１５４ｍｍ、ＰＥＴフィルムが外面０．００９ｍｍ、内面０．００９ｍｍである。
（２）刃のクリアランス：
図１に示す被トリムカップ（被トリム材料）１に対して直角に当てられた外側のトリマーナイフ２と内側トリマーナイフ３の交差する際のクリアランスａを一率に０．０３ｍｍに設定した。
（３）刃先カッターの周速：
一律６５０ｍｍ／ｓｅｃで行なった。
【００１２】
以上の条件の組合せでそれぞれについて５缶づつトリミングした後、それぞれの缶について、切断縁に有機樹脂の引きちぎりがあるか否か観察して、切断の良否を判定した。その結果を表１に示す。表１中、○はすべての缶に樹脂の引きちぎりがなく良好に切断でき、Δは５缶中１〜２缶に樹脂の引きちぎりがあり、×は５缶中３缶以上に樹脂の引きちがあった場合を示している。
【００１３】
【表１】
2005177932.tif 000003
【００１４】
表１の結果から、ナイフ刃先角度に対して良好な切断性を維持できる被トリムカップ温度の関係をグラフに表すと図２に示すようになる。該グラフでプロットした点を被トリムカップの温度ｙ、トリマーナイフの刃先角度ｘとして近似曲線で表すと、
ｙ＝０．０４３９ｘ２＋３．０５ｘ＋１１６    （２）
の曲線で表すことができる。該グラフにおいて、ナイフ刃先角と被トリムカップ温度との関係がｙ曲線よりも下方位置にあれば、良好な切断性を得ることができることを意味している。しかしながら、被トリムカップ温度が４０℃以下では成形後の高温の被トリムカップをその温度まで冷却するのに、相当の冷却時間を要するので、生産性を阻害する。一方、ナイフ刃先角度が、４０°以下であると刃の寿命が短くなるという問題点がある。したがって、実用的には被トリムカップの温度が４０℃以上で、且つナイフ刃先角度が４０°以上で、上記近似曲線より下方位置の条件（即ち、ｙ＜０．０４３９ｘ２＋３．０５ｘ＋１１６）を満たすナイフ刃先角度と被トリムカップ温度範囲を採用するのが望ましい。上記条件で切断することによって、特に有機樹脂の切断性が向上するので、従来のように二つのトリマーナイフが交差する際のクリアランスを従来よりも広く形成しても良好な切断が可能であり、被トリムカップの厚さの６〜３０％のクリアランスをとることが可能である。その結果刃先への金属粉のビルドアップが少なくなり、刃先から頻繁にビルドアップを除去する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００１５】
一方、カップハイトのバラツキについては、トリミング時の各被トリムカップ温度の相互のバラツキが、３０℃以内であればトリミング後の熱収縮による各カップの高さのバラツキが品質上問題ないレベルであり、蓋を巻締した際の所定の密封能を確保することができる。したがって、各被トリムカップ温度の相互のバラツキが３０℃以内となるように温度管理してトリミングするのが望ましい。
【実施例】
【００１６】
（１）供試被トリムカップ：
何れも３００４アルミニウム合金板材に、イソフタル酸共重合ＰＥＴフィルム（８５／ＩＡ１５）を両面被覆したプレコート材料を、絞りしごき成形したカップ（サイズ：径６６ｍｍ、高さ１３０ｍｍ）を使用した。被トリミング部のおよその厚さは、アルミニウム０．１５４ｍｍ、ＰＥＴフィルムが外面０．００９ｍｍ、内面０．００９ｍｍである。
（２）刃先角度（刃形状）：
図１に示すように、被トリムカップ１に対する外刃となるトリマーナイフ２及び内刃となるトリマーナイフ３のそれぞれの刃先角度αを、３５°〜９０°の範囲で種々変更した。具体的には、３５°、３８°、４５°、６０°、７５°、７８°、９０°の刃先角度のカッターを製作して用いた。なお、ナイフ材質は、超硬Ｄ５（住友電工製）を使用した。
（３）刃のクリアランス：
刃のクリアランスが及ぼす影響は被トリムカップの板厚によって相違するので、本実施例では被トリムカップの厚さに対する割合（％）で比較した。本実施例では、その数値を５、６、１１、２０、３０、３４（％）となるように変化させて実験した。
（４）刃先カッターの周速：
一率６５０ｍｍ／ｓｅｃで行った。
（５）被トリムカップの温度範囲：
トリミング時の被トリムカップの温度範囲として、プレコート缶材のカップ成形時の温度が１８０℃近くに達するので、１７０℃〜３０℃の温度範囲で行なった。具体的には、３０℃、４０℃、６０℃、７５℃、１０５℃、１１０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃で行った。上記温度の設定は、成形後の缶温度１７３℃から、設定温度になるまで送風冷却した。その送風冷却時間を表３に示す。
【００１７】
以上の条件を表２に示す１〜２１の組合せで実験を行った。
その結果について、トリミングの状態、刃のビルドアップ、刃の寿命について評価した結果を表３に示す。表３から明らかなように、すべての実施例１〜１２は、ナイフの刃先角度と被トリムカップの温度の関係が、数式（１）の関係を満たしており、またトリム刃の被トリムカップの厚さに対する交差クリアランスが１１〜３０％の範囲で有機樹脂も有効に切断でき、刃へのビルドアップもなく、刃の寿命も問題なく、良好にトリミングすることができた。これに対して、比較例１、３、４、７は、被トリムカップの温度と刃先角度との関係が数式（１）の範囲外であり、何れも樹脂切断不良が発生した。一方、比較例２、５の場合は、良好な切断はできたが、ナイフの刃先角度が３５°、３８°と小さかったため刃先欠けが多発した。また、比較例６は、数式（１）の条件は満たしているが、ナイフの刃先角度が９０°であるため、有機樹脂の切断不良が発生した。比較例８は数式（１）の条件を満たしており、被トリムカップを良好に切断できたが、トリム刃のクリアランスが被トリムカップの肉厚の５％と小さかったために、トリム刃への金属粉のビルドアップが発生した。なお、実施例１１においても、クリアランスが６％と小さいため、刃へのビルドアップが僅かにあり、クリアランスは６％を超える範囲が望ましい。以上の結果から、本発明のトリミング方法が、プレコート金属カップのトリミングに有効であることが確認できた。特に、本発明の方法によると、被トリムカップが７５℃以上、特に１４０℃（実施例６）や１６０℃（実施例７）という、高温でも被トリムカップを良好にトリミングすることができることが確認された。このことは、ボディメーカで成形された缶がトリマーに移動する間の自然冷却だけ、あるいはボディメーカとトリマーを接近して配置しても特別な冷却装置を必要とせずにトリマーですぐにプレコート缶のトリミングが良好にできることであり、ラインの高速化、省スペース化を図ることができることを意味している。
【表２】
2005177932.tif 000004
【表３】
2005177932.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、有機樹脂を両面又は片面にラミネートしたアルミニウムやスチールの金属板を、絞りしごき、ストレッチドロー又はストレッチアイアニング加工により缶状に成形してその開口部の不要部分をトリミングする２ピース缶やその他のカップ状容器、又は容器以外のカップ成形物のトリミングに利用でき、高温状態でも有機樹脂のフィルムヘアの発生がなく良好に切断できるので、有機樹脂プレコート金属カップ製造ラインの省スペース化・高速化を図るのに適用できる。また、個々のカップハイトのバラツキを抑えることができるので、内容物充填後の高密封能を維持できる高品質の金属カップを一様に得るのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】被トリム材料（被トリムカップ）を二つのトリマーナイフを用いてトリミングする場合の断面模式図である。
【図２】刃先角度と被トリム材料温度との関係で最適トリム条件を表すグラフである。
【符号の説明】
【００２０】
１  被トリム材料（被トリムカップ）
２  外側のトリマーナイフ
３  内側のトリマーナイフ
【図１】
2005177932.tif 000006
【図２】
2005177932.tif 000007